通用的可靠性设计分析方法

通用的可靠性设计分析方法

1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面

在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。

（1）任务剖面“剖面”一词是英语profile 的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。

任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。

对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：

1）产品的工作状态；

2）维修方案；

3）产品工作的时间与程序；

4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。

任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。

图1 表示了一个典型的任务剖面。

（2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。

寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。

寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。

图2 表示了寿命剖面所经历的事件。

图1任夯剖面示例

图£寿命制面所经历的事件

(3)环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响

的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。

产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任

务剖面的一个组成部分。

2•明确可靠性定性定量要求

明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进

行可靠性设计分析的最重要的依据。

可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方

法。

可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定

性设计工作项目见表1。

表・常用的可靠性定性设计分析项目

序号定性设计分析项目名称目的

1謝症和贾佃可靠性设计准则擀同类产品的成熟经验和失败魏训以设计扌首令的形式要求设计人咼贯彻落实进行故障模式戟响（危害度）分检杳系统可能发生的故曄，确定设计污案的可行性，发现设计中潜在的间趣析（施2

（C）A）提出改曲S施

分析造成产品某种蔽障状态的各种原因和条件，确定各种原因或具组合，发现设3故障树分析

计中的漣弱环节，提出改逬措施

在MCA分析的基础上，确宦少数的关腱件和重要件，提出更详尽具体的质壘控常4确定关键件和重要件W

虔求，把有限的邂源用于关键器位

E进行设计评宙在产品研制的各个阶段.对可靠性工作计划和实施情况进行有效地监督和控制

可靠性定量要求是指：选择和确定产品的故障定义和判据、可靠性指标以及验证时机和验证方法，以便在研制过程中用量化的方法来评价和控制产品的可靠性水平。

确定可靠性指标主要考虑下列因素：

1）国内外同类产品的可靠性水平；

2）用户的要求或合同的规定；

3）本企业同类产品的可靠性水平；

4）进度和经费的考虑与权衡。

应该指出，上述各项有关的基础数据并非很容易得到。它有一个逐步积累的过程。当前，多数民用机械产品的用户一般还不会在合同中提出明确的可靠性定量要求。但潜在的要求是的的确确客观存在的，制造方有责任进行必要的市场调研，征求用户的意见，使其所研制开发的产品在可靠性方面有竞争力。可靠性指标不是越高越好，它要和技术可能性、研制开发周期、成本效益等几方面进行综合分析和权衡。

一般情况下，有定量可靠性要求的新产品在研制过程中有一个可靠性增长的过程。此外，还需要考虑数字指标的随机性所带来的置信水平问题。

3•制定和贯彻可靠性设计准则

制定和贯彻靠性设计准则是一项重要的可靠性定性设计方法，它可以在进行产品设计的同时把可靠性设计到产品中去。这种方法的实用性强，效费比高，应予优先采用。

可靠性设计准则一般都是针对某个型号或产品的，但也可以把各个型号或产品的可靠性设计准则的共性内容，综合成某类产品的可靠性设计准则，例如：柴油机设计准则、载货汽车设计准则、拖拉机设计准则等。当然，这些共性的可靠性设计准则经剪裁、补充后又可成为专用产品的可靠性设计准则。

产品主管设计师应组织有关专家编制可靠性设计准则。该准则将同类产品的成熟经验和失败教训以设计指令的形式要求设计人员贯彻落实，使每条设计准则均有相应的设计保证措施。设计准则一般在方案设计开始前制定，经反复征求意见，完善、修改后再正式颁发。在施工设计阶段结束时, 应提出设计准则贯彻实施报告。

和可靠性设计准则相似的一种可靠性设计文件是可靠性设计检查表”。它用向设计人员提问题

的方式促使设计人员考虑产品可靠性要求和消除可能存在的设计隐患。

4.系统可靠性模型的建立和可靠性分配

（1）系统可靠性模型的建立建立可靠性模型是为了定量分配、估算和评估产品的可靠性。

为了建模，要在产品工作原理图的基础上画出产品的可靠性框图。产品的工作原理图是表示产品各单元之间的功能联系，而可靠性框图则是以各种串-并-旁联的方框组合表示系统各组成单元之

间的完成规定功能中的关系。这两者是不能混淆的。

表2是最常见的可靠性框图模型及其数学表达式。其中串联模型是指组成产品的所有单元中的任一单元发生故障都会导致整个产品故障。并联模型亦称作工作储备模型。r/n模型是指组成产品的

所有单元都工作，但至少r个正常，产品才能正常工作。r/n模型亦称表决模型。

在建立产品的可靠性框图模型时，应从系统级向分系统、设备、部件极细化，但不一定细化到零部件，这要视具体情况而定。